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矿井通风系统优化调节研究


第6卷增刊
2006年7月

安全与环境学报
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Vol 6

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and ErⅣi珊Ilment

J11l,2006

文章编号:1009—6094(2006)s-m79102

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安全可靠(4 2):风机运转稳定性(5.89)、用风地点风流 的稳定性(1)、矿井抗灾能力(10)。 1.2模糊综合评判法数学模型 矿井通风系统的优化涉及到许多模糊性的因素,而用模 糊综合评判法[3]主要是解决复杂环境下影响矿井通风系统的 各因素间的层次性和模糊性问题。用此法对矿井通风系统方 案进行优化,能定量地处理设计中的模糊因素;周此,模糊综 合评判的数学模型更接近客观实际,确定的方案也更为合理、 更优化。 1)因素分类 把影响矿井通风系统的因素,按其性质分为技术可行、经 济合理和安全可靠3大类,即
u={H1,“2,“3} (1)

矿井通风系统优化调节研究。
林晓飞,曹庆贵,刘业娇
(山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛2665lo)
摘要:采用“征求专家评议法”和“相对重要性序州法”确定矿井通 风系统的评价指标及其权值,井用多级模糊综合评判法对初拟的矿井 通风系统改造方案进行解箅,按照最大隶属度法确定最优解,找m最 优的矿井通风系统改造方雍。为便于分析计算,开发r相应的计算机 应用程序,实现了智能化、系统化.信息化矿井通风管理,并呲|办庄煤 矿为例进行丁寅际应用。 关键词:矿井通风;方案;优化;模糊综合评判 中圈分粪号:x936 文献标识码:A

式中

H,为技术可行;“2为经济合理;码为安全可靠。 下面仅以技术可行类为例,另两类依次类推。该类因索

O引



的子集为 优化技术是应用数学的一个分支。随着线性规划、非线
“1 2

j“l】,“12,“13.“t4.M"}

(2)

性规划、动态规划、幽论等新方法的产生及计算机的运用,优 化的理论和方法得到了丰富和发展,优化技术也就成为一f1 新兴学科。近年来,在矿井通风系统的优化改造方面虽有不 少研究成果,但有关矿井优化改造方面还存在许多的问题没 有解决,特别是量的问题有的还没有被涉及到。 采用一孥家评议法”来确定矿井通风系统的评价指标,由 专家打分方法来确定影响矿井通风系统稳定性的指标值,是 基于案例求解模式的运用;采用模糊综合评判方法和相对重 要性序列矩阵法来进行解算是基于数学模型模式的运用;用 汁算机对其进行实现则是基于逻辑求解模式的运用_l。本文 将综合以卜3种模式的优点.针对投产后的矿井通风系统进 行优化-蒯节。在实际生产中可以按照本文所介绍的思路来对 通风系统进行初步优化。

式中

“】l为矿井风压,Pa;H12为矿井风量,m3/min;u13为矿 2)权重集建立 (1)因素类权重集 矿井通风系统各类评判指标的权值归一后的因素权重值

井等积}L,m2;u。。为矿井风量供需比;ub为通风方法。

为A=(0.32,O 26,0.42)。

(2)因素权重集 技术可行类中各个因素的权值归一后的因素类权重集分
别为A.=(0.41,O 31,O 04,O 15,0 09)。

3)备择集(方案集)建立 优化方案I、II、III、…、i,则备择集为
y={”l,”2,哟.…。"}l (3)

4)一级模糊综合评判

1矿井通风系统的优化
矿井通风系统优化的基本步骤为:1)对现在矿井的通风 阻力、主要通风机性能、漏风状况和风量分配状况等进行测 定,并对所测定的资料进行认真地综合、整理、分析和研究,找 出矿井通风系统存在的问题,包括系统配风漏风情况、井巷通 过能力和风机能力鉴定等;2)针对存在的问题,请专家进行 分析研究.并给出合理、有效的改造方案;3)请专家对给定的 各方案进行初步比较,找出其优点和缺点,选出较好的方案; 4)对初选方案进行再优化.借助计算机找出其中最优方案。 这里主要探讨初选方案的再优化。 1.1矿井通风系统方案评价指标 采用“征集专家评丹”和“相对重要性序列”法确定矿井通 风系统的3大类12项评判指标”及其权值鲫下。 技术可行(3 2):矿斗风压(10)、矿井风量(7 51)、矿』{:等 积孔(1)、矿井风量供需比(3.79)、通风方式(2 09)c 经济合理(2 6):通风机功率(1)、通胤机效率(10)、吨煤 主要通风机电费(5 17)、通风井巷工程费(1 44)。 式中

一级模糊综台评判的单因素评判矩阵为
111
r】2l rll3

nl‘
r12‘

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r153

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(4)

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墨t为第1娄中的各个元索对备择集中的隶属度的矩

阵,如r¨.表示第1类因素集中第1个因素对方案i的隶属度。 隶属度的确定分为两种情况:1)指标值越小越好的指标 (如矿井风压㈨)。第1类因素集中第,个指标对第i个方案的

隶属程度为r。i=睾业,其中“l脚为各方案同一指标的最小
值,“,i为第l类因素集中第J个指标第z个方案的指标值。2)

指标值越大越好的指标(如矿井风量‰)。第2类因素集中第

,个指标对第i个方案的隶属程度为r甜=毫,其中u2脚为各
方案同一指标的最大值,”:。为第2类因素集中第J个指标第? 个方案的指标值。 1级模糊综合评判集为
口L=Al。Rl=

*收稿日期:撕.∞.u1
作者简介:林晓飞.研究生,从事安全监测与信息技术研究;曹庆 贵.教授,从事安牟技术研究。

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1日常数据管理l通风系统优化调节I现有通风系统分析1
局 部







5)2级模糊综合评判 2级模糊综合评判的单因素矩阵为l级模糊综合评判矩
阵,即
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计 划 管 理 数


隐 患 捧 查


动 态 监 测 数 据

通 防 设 施


日 常

系 统


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西

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东 部 风 机


风 机 数


检 测 数 据

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案 优 化

优 化

量 优 化

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输出I

2级模糊综合评判为

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图1系统主要功能框图
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苎=苎。詈=(o?320

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口3

6)矿井通风系统最优方案 按最大隶属度法确定矿井通风系统的最优方案。

2矿井通风系统方案优化的计算机实现
所开发的矿井通风优化调节系统采用visual
B踮ic

Net语

言,后台数据库系统为Access 2003。其总体设计目标是实现 矿井通风系统的系统化和自动化,帮助矿井工作人员更好、更 高教地完成对全矿井的管理工作。结合协庄煤矿的实际,系 统的主要功能结构见图1.主界面见图2。
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圈2系统主界面 MmⅡinIernce
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3结论
多级模糊综合评判法不失为一种很好的评判方法,它能 定量选出最优矿井通风系统改造方案,而且计算具有一定的 精度,使优化结果更准确。在确定因素集时,采用了专家评议 法,较好地解决了定性参数的问题.把定性参数定量化。计算 机的应用,便于管理和解算,提高其应用水平。
Re缸雌nces(参考文献): 1]
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矿井通风系统优化调节研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 林晓飞, 曹庆贵, 刘业娇, LIN Xiao-fei, CAO Qing-gui, LIU Ye-jiao 山东科技大学资源与环境工程学院,山东,青岛,266510 安全与环境学报 JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT 2006,6(z1) 1次

参考文献(3条) 1.谢贤平.赵梓成 Present research and development orientation of design in optimization of mine ventilation system 1995(4) 2.谭允祯 矿井通风系统管理技术论 3.谭允祯 矿井通风系统优化

相似文献(10条) 1.期刊论文 巩志敏.周心权.刘正宏.Gong Zhimin.Zhou Xinquan.Liu Zhenghong 基于灰色关联分析的矿井通风方 案优化选择 -矿业研究与开发2008,28(4)
介绍了灰色关联分析的基本原理和评价模型.在确立矿井通风系统评价指标的基础上,应用灰色关联分析方法选择矿井通风系统优化改造方案.该方法 能客观地确定出最优方案,具有较大的应用价值.

2.期刊论文 陈瑞峰.吴兵 使用通风解算程序进行通风方案设计 -中国煤炭2000,26(9)
在煤矿新井通风设计及矿井通风系统改造中,需要提供实际可行的、优化的通风方案.传统的手工算法只能提供粗略的矿井通风估算,且对多方案的计 算十分繁琐.应用已发展成熟的矿井通风模拟技术,对提出的通风方案进行全风网模拟解算,可获得与实际相符的风量、阻力分布及主要通风机工况,从而 为通风方案的确定和矿井通风管理提供清晰、可靠的依据.以实际矿井通风改造为例,阐述了应用矿井通风模拟解算的过程和方法,力求为矿井通风的现代 化管理提供一些帮助.

3.期刊论文 张悦.罗根华.ZHANG Yue.LUO Gen-hua 五龙矿矿井通风方案优化选择 -煤炭技术2006,25(11)
矿井通风系统方案具有众多的技术经济指标,各经济指标之间又存在非线性关系.针对五龙矿矿井通风系统方案优化选择,运用灰色关联度分析法,建 立可靠的数学模型,综合考虑技术、经济、安全等指标,确定322区下一阶段的通风方案.

4.学位论文 孙成坤 新建矿通风系统改造分析 2007
矿井通风系统优化改造是一个由定性和定量相结合、相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统优化决策问题。在综述和分析矿井通风理论与 技术、矿井通风网络分析与优化、矿井通风调节技术、矿井通风节能等方面发展概况的基础上,提出了将现代图论理论引入矿井通风系统概念和将矿井 通风系统优化划分为通风系统外部优化和通风系统内部优化的观点。并根据对矿井通风系统优化研究现状的分析,选择确定了矿井通风仿真系统为本文 的方案优化选择工具。 以我国七台河新建煤矿为研究对象,综合考虑技术、经济、安全和管理四个方面因素,分析建立了一套新的较为全面、科 学、快捷、智能化的矿井通风仿真系统。 为获得通风系统优化所必需的基础性资料,在对七台河矿务局新建矿通风系统全面阻力测定和风机性能 测定的基础上,运用计算机模拟这一新的方法来实现通风系统现状调查。而模拟结果、阻力测定和风机性能测定的结果也相互验证了其可行性。实践证 明利用计算机进行矿井通风网络模拟是一种可靠、方便、快捷的矿井通风管理方法。 通过详细调查和分析,对新建煤矿的通风系统做了综合全面 评价,也揭示了该矿通风系统存在的主要问题,进而提出了多个通风系统优化与改造方案。在方案预选的基础上,运用矿井通风仿真系统模拟了预选方 案的实施效果,并对预选方案进行了优化,从而确定了新建矿通风系统优化改造的最优方案。 通过对新建矿通风系统方案的优化,最终实现了通 风系统的优化,达到了该矿通风系统改造的预期目标,获得了显著的经济效益和社会效益。

5.期刊论文 贾进章.刘剑.姜克寒.JIA Jin-zhang.LIU Jian.JIANG Ke-han 基于矿井通风仿真系统的成庄矿分区通 风研究 -自然灾害学报2008,17(3)
为了解决晋城煤业集团在部分矿井减产的情况下,对各大矿井进行综合生产能力提升的发展战略问题,利用矿井通风仿真系统MVSS 3.0,对该集团成庄 矿的通风网络在仿真的基础上进行优化.利用矿井通风仿真系统实现了二、四盘区和三、五盘区的分区通风,为矿井的以风定产提供了科学依据.二、四盘 区分区通风不但解决了风机"对拉"问题,也解决了风速超限、风流不稳等问题,并且能满足后续的开拓、生产,同时也解决了瓦斯问题.采用6道压力平衡风 门将三、五盘区隔开,这种方法施工简单、易行、经济,调节设施少,便于通风管理,分区后通风状况良好.

6.期刊论文 李明.郑怀昌.仲维光.LI Ming.ZHENG Huai-chang.ZHONG Wei-guang 基于密切值法的矿井通风方案优 化与探讨 -化工矿物与加工2009,38(2)
将多目标决策的密切值法作为一种数值决策方法,初拟通风系统决策方案集.确定各方案技术经济指标值,并据此对矿井各设计方案进行量化分析.最 终选择最佳方案.且结论随权重赋值的不同而变化.通过对比计算密切值法与灰色关联分析法,证明密切值法完全可以解决复杂难处理的问题.且密切值法 原理简单.方法可靠,容易为工程技术人员掌握.特别适用于解决矿山设计等许多领域中的优化决策问题.

7.期刊论文 杨彬.尚志国.黄翠柏 矿井轴流风机启动问题分析 -中州煤炭2007(1)
通过一实例分析了轴流风机启动问题,并对多种启动方案进行了比较,阐明了启动设备选择应注意的一些问题.

8.期刊论文 曲宗波.王春耀.Qu Zongbo.Wang Chunyao 矿井通风系统优化 -煤矿现代化2006(z1)
本文通过分析东滩矿北、西翼生产布局变化引起的北、西翼通风系统不平衡问题,提出通风系统优化方案,并运用计算机网路解算技术进行通风网路 解算,论证了方案的可行性,为保障矿井实现新的高产高效目标提供一个合理、经济、稳定、可靠的通风系统.

9.学位论文 杜贤流 刘桥一矿通风系统优化研究 2008
本论文通过对刘桥一矿通风系统的调查、测定,对现有通风系统进行了客观分析和评价,并对该矿井中远期通风系统进行了系统优化研究。首先为获 得通风系统优化必需的基础性数据,对刘桥一矿通风系统现状进行了详细调查与测定,并进行了通风系统分析与评价,为后期的通风系统优化研究工作奠定

了基础,通过阻力测定得出矿井通风线路长,在巷道的进风侧和回风侧阻力都较高,主要原因是巷道断面小而通过的风量大,风速较高形成的,为此扩大巷道 断面或增设新巷道是必然的选择;然后从方案优选的角度出发,建立了一套矿井通风方案优化指标体系,并利用二元对比的方法对所建立的方案优化指标 体系进行了系统分析与计算,求解了各优化指标的具体权值,得出了各指标对通风系统相应的重要性程度,矿井通风系统一级指标体系的权重,从安全、经 济、技术三个方面进行考察,矿井通风系统二级指标体系的权重,从风量供需比、通风系统稳定性、风机运转可靠性、总费用、管理复杂性、方案实施难 易性、技术先进性七个方面进行考察;再对刘桥一矿近期和中远期的生产实际和需要解决的问题,拟定了多种可行方案,运用单一否决分析法,进行了初步 的方案优选,确定了各时期的可行的通风方案;最后应用模糊综合评判分析法从技术先进、经济合理、安全可靠三个方面的指标上对可行方案进行进一步 的评判分析,通过对方案的优化选择,得出了可靠、满意的通风系统优化方案结果,根据矿井生产规划和实际状况,将矿井设计的时间区间划分为两个时期 ,即第一时期(到2008年),第二时期(到2010年),第一时期拟定了2个矿井通风系统方案,第二时期拟定了4个矿井通风系统方案,通过对每一个方案进行通风 网络解算,得出通风工况的基本参数,最后运用模糊综合评判方法对矿井通风系统方案进行评判,把定性与定量的指标结合起来,从而得出本次矿井通风系 统优化的最佳方案。

10.期刊论文 牛贵明.Niu guiming 宁武县东寨镇石辉沟煤矿矿井改扩建方案 -山西焦煤科技2005(11)
论证了宁武县东寨镇石辉沟煤矿矿井改扩建设计方案.

引证文献(1条) 1.于辉华.石艳福.赵忠义 桃山煤矿通风系统降阻分析与实践[期刊论文]-煤炭科学技术 2009(6)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_aqyhjxb2006z1029.aspx 下载时间:2009年12月27日


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